اكتشف علماء الفلك ثلاثة نجوم قديمة “هاربة” في ضواحي مجرة درب التبانة، تتسابق في الاتجاه الخاطئ بسرعة مئات الآلاف من الأميال في الساعة.
على الرغم من كونها مفعمة بالحيوية بالنسبة لأعمارها، إلا أن النجوم الثلاثة قديمة جدًا بحيث يعود تاريخها إلى تكوين المجرات الأولى. وذلك بعد ما بين مليار وملياري سنة من الانفجار الكبير.
اكتشف باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) هذه النجوم في هالة درب التبانة، وهي سحابة منتشرة مكونة من النجوم والغاز والغبار والتي تغلف مجرتنا بأكملها. أطلق الفريق على الأجسام النجمية، التي تتراوح أعمارها بين 13 و12 مليار سنة، اسم “Small Accreted Stellar System، أو SASS، النجوم”. ويشير الاسم إلى أن كل نجم من هذه النجوم تشكل في مجرته الصغيرة البدائية التي تشكلت فيما بعد. تفكيكها من قبل مجرتنا درب التبانة.
يعتقد الباحثون أنه قد يكون هناك المزيد من النجوم المتطرفة القديمة الموجودة على حواف النظام الشمسي، مما يشكل نوعًا من “السجل الأحفوري” الذي يوضح بالتفصيل كيفية نمو مجرتنا من خلال استهلاك الآخرين وتبني نجومهم. يمكن أيضًا استخدام مثل هذه النجوم كمناظرات لدراسة النجوم والمجرات الأولى في الكون والتي يبلغ عمرها 13.8 مليار سنة.
متعلق ب: منظر جديد للثقب الأسود الهائل في قلب درب التبانة يلمح إلى ميزة مخفية مثيرة (صورة)
وقالت آنا فريبل، عضوة الفريق وأستاذة الفيزياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، في بيان: “من المؤكد أن هذه النجوم الأقدم موجودة هناك، بالنظر إلى ما نعرفه عن تكوين المجرات”. “إنهم جزء من شجرة عائلتنا الكونية. ولدينا الآن طريقة جديدة للعثور عليهم.”
إن اكتشاف المزيد من نجوم SASS سيعني المزيد من نظائرها من النجوم في ما يسمى بالمجرات القزمة فائقة الخافتة، والتي تعد أقدم المجرات الباقية في الكون. على الرغم من أن هذه المجرات لا تزال سليمة، إلا أنها بعيدة جدًا وباهتة بحيث لا يمكن دراستها بالتفصيل. إن نجوم SASS، التي تم انتزاعها من مجرات بدائية مماثلة واستيعابها في درب التبانة، هي وسيلة أكثر سهولة لفهم كيفية تطور بعض تلك المجرات المبكرة جدًا.
وأضاف فريبل: “الآن يمكننا البحث عن المزيد من نظائرها في درب التبانة الأكثر سطوعًا ودراسة تطورها الكيميائي دون الاضطرار إلى مطاردة هذه النجوم الخافتة للغاية”.
من الفصول الدراسية إلى الكون
بدأ البحث عن النجوم القديمة على حافة درب التبانة في عام 2022 كجزء من دورة فريبل الجديدة لعلم الآثار النجمية الرصدية. خلال هذه الجلسات، قام باحث معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بتفصيل طرق دراسة النجوم الأقدم وناقش كيف يمكن تطبيق هذه الأساليب على النجوم غير المدروسة لتحديد أصولها.
وقالت هيلاري أنداليس، وهي جزء من مختبر فريبل في معهد كافلي للفيزياء الفلكية وأبحاث الفضاء التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، في البيان: “بينما يتم تدريس معظم فصولنا من الألف إلى الياء، فإن هذا الفصل يضعنا على الفور في مقدمة الأبحاث في الفيزياء الفلكية”.
بحث طلاب فريدل خلال سنوات من البيانات التي تم جمعها باستخدام تلسكوب ماجلان-كلاي الذي يبلغ قطره 6.5 متر في مرصد لاس كامباناس للعثور على النجوم المثيرة للاهتمام، خاصة تلك التي تحتوي على تركيزات منخفضة من العناصر الأثقل من الهيدروجين والهيليوم.
عندما تشكلت النجوم الأولى، كان الكون مليئًا بالهيدروجين بشكل أساسي، وقليل من الهيليوم، وقليل من العناصر الأثقل، والتي يسميها علماء الفلك “المعادن”. أثناء حياة هذه النجوم، قامت بتشكيل المعادن في النوى، وفي النهاية انفجرت وتشتت العناصر. تصبح هذه العناصر بعد ذلك اللبنات الأساسية للجيل القادم من النجوم. وهذا يعني أن النجوم الأولى يجب أن تحتوي على تركيبات “فقيرة بالمعادن” مقارنة بالنجوم اللاحقة التي تم إثراؤها من خلال المساهمات النجمية السابقة في ظهور العناصر الثقيلة في الكون.
لتحديد النجوم القديمة الكامنة في درب التبانة، ركز الطلاب تحت إشراف فريبل بشكل خاص على النجوم التي تفتقر إلى السترونتيوم والباريوم. وقادهم ذلك إلى ثلاثة نجوم رصدها تلسكوب ماجلان في عامي 2013 و2014؛ لقد كانت جثثًا لم يتم فحصها بعمق من قبل علماء الفلك.
لم تكن النجوم الثلاثة التي أبرزها الفريق تفتقر إلى السترونتيوم والباريوم فحسب، بل كان محتوى الحديد في الأجسام منخفضًا جدًا أيضًا مقارنة بالنجوم الأكثر “حداثة” مثل نجمنا البالغ من العمر 4.6 مليار عام، وهو الشمس. وفي الواقع، بالنسبة لأحد النجوم، تكون نسبة الحديد إلى الهيليوم أقل بـ 10000 مرة من نسبة نفس العناصر بالنسبة للشمس.
ومن المؤكد أن التركيب الكيميائي للنجوم لم يكشف فقط أن عمرها يتراوح بين 12 مليار و13 مليار سنة، ولكنه أظهر أيضًا تشابهًا ملحوظًا مع التركيب الكيميائي للمجرات القزمة القديمة فائقة الخافتة.
علاوة على ذلك، لاكتشاف كيف أصبحت هذه النجوم القديمة جزءًا من مجرتنا، نظر الباحثون في مداراتها ومساراتها عبر السماء. وكشف هذا عن وجود النجوم في ثلاثة مواقع مختلفة من هالة درب التبانة وتقع على بعد حوالي 30 ألف سنة ضوئية من الأرض.
تم الكشف عن أصل النجوم كجزء من المجرات التي تلتهمها درب التبانة، ليس فقط من خلال تركيباتها الفقيرة بالمعادن، ولكن أيضًا من خلال حقيقة أنها تدور في اتجاه مختلف عن القرص الرئيسي لمجرة درب التبانة، ومعظم هالتها. أظهرت النجوم أيضًا زوايا عشوائية ومسارات غريبة استمرت لمليارات السنين.
أثناء التحقيق في هذه الحركة التراجعية، اكتشف الفريق 65 نجمًا آخر يظهر نفس النمط. تحتوي تلك النجوم أيضًا على نسبة منخفضة من السترونتيوم والباريوم، ولكن من اللافت للنظر أنها تشترك في شيء آخر مع نجوم SASS أيضًا.
وأوضح فريبل: “إنهم هاربون! ومن المثير للاهتمام أنهم جميعاً سريعون جداً – مئات الكيلومترات في الثانية، يسيرون في الاتجاه الخاطئ”. “لا نعرف سبب حدوث ذلك، لكنها كانت قطعة اللغز التي كنا بحاجة إليها والتي لم أتوقعها تمامًا عندما بدأنا.”
قصص ذات الصلة
– المركبة الفضائية شاندرا التابعة لناسا ترصد ثقبًا أسود هائلًا ينفجر في قلب مجرة درب التبانة
– العلماء يكشفون عن خريطة لم يسبق رؤيتها للمحرك المركزي لمجرة درب التبانة (صورة)
– قد تهيمن المادة المظلمة على أضعف نظام نجمي يدور حول مجرتنا درب التبانة
يوجد حوالي 400 مليار نجم في مجرة درب التبانة، وسيقوم فريبل وزملاؤه الآن بالبحث عن المزيد من نجوم SASS بينهم. سيفعلون ذلك من خلال البحث عن التركيبات النجمية الفقيرة بالمعادن، ثم التحقق مما إذا كانت الموضوعات المختارة لها مدارات لا تتطابق مع تدفق المجرة. بالإضافة إلى ذلك، ستعود دورة فريبل لعلم الآثار النجمية الرصدية في العام المقبل، مما يسمح لمزيد من الطلاب بالتعرف على منهجيتها المثيرة للاهتمام. وهذه النتائج، بطريقة ما، هي التحقق من صحتها.
واختتم فريبل كلامه قائلاً: “لقد كان من الرائع العمل مع ثلاث طالبات جامعيات. وهذه هي المرة الأولى بالنسبة لي”. “إنه حقًا مثال على طريقة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. نحن نفعل ذلك. ومن يقول: “أريد المشاركة”، يمكنه فعل ذلك، وتحدث أشياء جيدة”.
نُشرت نتائج الفريق في 14 مايو في مجلة الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.